JPH086661B2 - 内燃機関の燃料噴射装置 - Google Patents

内燃機関の燃料噴射装置

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JPH086661B2 JP63162399A JP16239988A JPH086661B2 JP H086661 B2 JPH086661 B2 JP H086661B2 JP 63162399 A JP63162399 A JP 63162399A JP 16239988 A JP16239988 A JP 16239988A JP H086661 B2 JPH086661 B2 JP H086661B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の燃料噴射装置に関する。
〔従来の技術〕
２サイクル内燃機関では、給気ポートおよび排気ポー
トがともに開いている期間があり、このためシリンダ内
に供給された燃料が未燃のまま排気ポート内に排出され
る現象、いわゆる吹き抜けが生ずる。吹き抜けが生ずる
と、燃料消費率の悪化、有害排気エミッションの増大等
の問題が生じるため、吹き抜けを低減する必要がある。
このため、シリンダ内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁
を設けると共に、この燃料噴射弁の燃料噴射時期を遅ら
せることによって吹き抜けを低減することができる。
しかしながら、シリンダ内に燃料を直接噴射する場
合、給気ポート内に燃料を噴射する場合のような給気の
流れによって燃料を十分に拡散、霧化せしめることがで
きない。また燃料噴射時期を遅らせると、燃料が噴射さ
れてから点火されるまでの期間が短くなり、燃料を十分
に気化させることができない。このため良好な着火およ
び燃焼が得られないという問題がある。
この対策として特表昭63−500322号公報には、シリン
ダ内周側面に給気口および排気口を有し、シリンダ内に
燃料を直接噴射するようにした２サイクル内燃機関にお
いて、機関高負荷運転時には、燃料噴射量の少なくとも
80％を排気口の閉鎖前にシリンダ内に噴出せしめ、機関
高負荷運転時における燃料の拡散および霧化の向上を図
った２サイクル内燃機関が開示されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながらこの２サイクル内燃機関は、燃料がシリ
ンダ内に噴射されてから点火されるまでの期間を長くす
ることだけによって燃料の拡散および霧化を向上せしめ
ようとするものであるため、燃料の拡散および、燃料の
霧化および気化が未だ不十分であり、従って良好な着火
および燃焼を得ることができない。
〔課題を解決するための手段〕
上記問題点を解決するため本発明によれば、給気弁と
排気弁との間のシリンダヘッド内壁面上に排気弁側に位
置する給気弁の周縁部と弁座間の開口を給気弁の全開弁
期間に亘って閉鎖するマスク壁を形成すると共に、給気
弁側のシリンダヘッド内壁面周縁部に燃料噴射弁の噴射
孔を配置し、給気弁が開弁しているときに燃料噴射弁か
らシリンダ内への燃料噴射を開始せしめるようにしてい
る。
〔作 用〕
給気はマスク壁により排気弁と反対側に位置する給気
弁の周縁部と弁座間の開口からシリンダ内に流入しシリ
ンダ側壁に沿って燃焼室底部に向かう。従って、燃料噴
射弁から噴射された燃料はこの給気の流れによって燃焼
室底部に指向されると共に微粒化が促進され燃焼室内に
拡散される。
〔実施例〕
第１図及び第２図は４弁式２サイクル内燃機関に本発
明を適用した一実施例を示す。
同図において、１はシリダブロック、２はシリンダブ
ロック１内で往復動するピストン、３はシリンダブロッ
ク１上に固定されたシリンダヘッド、４はシリンダヘッ
ド３の内壁面５とピストン２の頂面間に形成された燃焼
室、６は一対の給気ポート、７は一対の排気ポート、８
は各給気ポート６を燃焼室４に連通遮断する一対の給気
弁、９は各排気ポート７を燃焼室４に連通遮断する一対
の排気弁を夫々示す。シリンダヘッド３の内壁面５上に
は燃焼室４に向けて突出しかつシリンダヘッド３の内壁
面５の直径に沿いその直径の全体に亙って延びる隆起部
10が形成される。
また、隆起部10の中央部10aは排気弁９側に湾曲せし
められており、この湾曲中央部10aの給気弁８側に点火
栓11が配置される。従って点火栓11はほぼシリンダ軸線
上に位置し、しかも隆起部10に対して給気弁８側に配置
されている。隆起部10上には排気弁９側に位置する給気
弁８周縁部と弁座12間の開口を覆うために各給気弁８に
対して夫々マスク壁13が形成されている。これらのマス
ク壁13は対応する給気弁８の周縁部に極めて近接配置さ
れかつ給気弁８の周縁部に沿って延びる断面円弧状をな
しており、更にこれらのマスク壁13は最大リフト位置に
ある給気弁８よりも下方まで燃焼室４に向けて延びてい
る。従って排気弁９側に位置する給気弁８周縁部と弁座
12間の開口は給気弁８の開弁期間全体に亙ってマスク壁
13により閉鎖されることになる。
20は燃料噴射弁でありその構成は以下のようである。
本体21の先端にホルダ22が設けられその先端に自動弁23
が配置される。自動弁23の噴射孔43はスプリング24によ
って常態では閉弁され、圧縮空気圧力が加わることによ
り開弁に至る。燃料制御弁25は一端に燃料噴口26を有
し、この噴口26は常態ではニードルによって閉鎖されて
いるが、図示しない電磁駆動機構を作動させることによ
りニードルはリフトされ、燃料が噴口26より噴出され
る。噴口26はホール型をなしている。この燃料は、噴口
26と自動弁23とを結ぶ燃料通路27に一旦蓄積される。
28は燃料及び空気のデリバリパイプであり、このデリ
バリパイプ28は図示しない燃料供給源に連通される燃料
用通路29と、図示しない圧縮空気の供給源に接続される
空気用通路30とを具備する。燃料用通路29に燃料制御弁
25の燃料受け端が接続される。
燃料制御弁25と並列に空気制御弁31が設けられ、一端
の空気噴口32は本体21内の圧縮空気吐出通路33を介して
燃料制御弁25の噴口26に合流され、燃料通路27に至って
いる。空気制御弁31は電磁弁35（第３図参照）を具備し
ており、その開放時に空気噴口32より圧縮空気が噴射さ
れ、燃料通路27に一旦溜められていた燃料はこの噴射空
気により自動弁23を介して噴射孔43から噴射される。デ
リバリパイプ28の空気用通路30は空気制御弁31の空気受
け端側に接続される。34は大気開放デリバリパイプを示
す。
第３図は大気開放デリバリパイプ34部の概略構成図で
ある。電磁弁35は、アーマチュアと一体となった空気噴
口開閉弁体36と、この弁体36を囲繞して設けられたソレ
ノイドコイル37を有する。弁体36はばね38によって空気
噴口32に押圧付勢されている。大気開放デリバリパイプ
34内には、大気開放ポート39を開閉する大気開放ポート
開閉弁体40が配設され、この弁体40はばね41によって大
気開放ポート39に向かって付勢される。弁体36の先端に
は、弁体40の方向に延びる延長部42が形成される。ソレ
ノイドコイル37オフ時においては、弁体36は空気噴口32
を閉じる。一方、弁体40は、弁体36の延長部42によっ
て、ばね41の弾発力に抗して押し下げられ、大気開放ポ
ート39が開弁せしめられる。これにより、燃料通路27は
圧縮空気吐出通路33を介して大気に開放されることとな
る。このため、燃料が噴出される前には、燃料通路27は
常に大気圧であるため燃料の計量精度を確保することが
できる。
ソレノイドコイル37をオフすると、第４図に示される
ように、弁体36は引き上げられ、空気噴口32が開弁せし
められる。これにより圧縮空気は、圧縮空気吐出通路33
を介して燃料通路27に吐出される。一方、弁体40と、弁
体36の延長部42の係合は解除され、弁体40は大気開放ポ
ート39を閉弁することとなる。
再び第１図及び第２図を参照すると、燃料噴射弁20
は、第１図で給気ポート６の下方に配置される。燃料噴
射弁20の噴射孔である自動弁23の噴射孔43は、給気弁８
側のシリンダヘッド内壁面５の周縁部44（第２図の斜線
部）上で燃焼室４に臨んで配置される。噴射孔43は、１
つの給気弁８の中心O1と、隆起部10に対してこの給気弁
８とほぼ対称位置にある排気弁９の中心O2とを結ぶ直線
Ａ上で、第１図において給気弁８よりも下方に配置され
る。燃料噴射弁20の燃料噴射方向は、直線Ａ方向で、か
つ燃焼室４の上部空間4aに指向される。
50は電子制御ユニット、51は吸入空気量を検出するエ
アフローメータ、52は機関回転数を検出するクランク角
センサを夫々示す。電子制御ユニット50は、エアフロー
メータ51及びクランク角センサ52の出力信号に基づいて
燃料制御弁25及び空気制御弁31を制御する。
次に燃料噴射弁20の作動を説明すると、図示しない燃
料タンクからの燃料は図示しない燃料ポンプより燃料フ
ィルタ、圧力調整器を介してデリバリパイプ28の燃料用
通路29より燃料制御弁25に導入される。一方、図示しな
いコンプレッサからの加圧空気はデリバリパイプ28の空
気用通路30より空気制御弁31に導入される。内燃機関の
所定タイミングをクランク角センサ52により検出して、
電子制御ユニット50より信号が燃料制御弁25に印加さ
れ、この制御弁25のニードルはリフトされ、噴口26より
燃料が燃料通路27に噴出される。しかしながら、このと
きの燃料圧力は自動弁23を閉鎖付勢するスプリング24の
設定圧力に打ち勝つことができず、自動弁23は閉鎖状態
を維持する。そして、噴口26、燃料通路27及び自動弁23
はその中心軸が共通に構成されているため、噴射燃料は
自動弁23の近傍に集中することになる。燃料制御弁25の
開弁時間は必要な量の燃料が調量され、燃料通路27に蓄
積されるように運転条件に応じて算出される。
燃料噴射タイミングにおいて空気制御弁31が開弁さ
れ、噴口32より加圧空気が圧縮空気吐出通路33、及び燃
料制御弁25の噴口26を経て燃料通路27に噴出される。こ
の空気圧力は自動弁23のスプリング24の設定圧力より高
いため、通路27内の燃料は空気と一緒になって自動弁23
を開弁せしめ、燃焼室４内に噴射される。この際、空気
流によって燃料は微細に砕かれ、良好な燃焼を図ること
ができる。
次に第５図から第８図を参照して本実施例の動作を説
明する。第５図は低負荷時における燃料噴射時期を示
す。低負荷時においては給気弁閉弁と同時に、噴射孔43
から燃料噴射を開始する。これにより第６図に示すよう
に燃料は燃焼室上部4aに向けて噴射され、点火栓11近傍
に濃混合気を分布させることができる。このため、低負
荷時においても混合気の着火性が良くなり、燃焼も安定
する。
一方、高負荷時においては、第７図に示すように、排
気弁閉弁後かつ給気弁開弁期間において、噴射孔43から
燃料が噴射される。これにより第８図に示すように燃料
噴射弁20から噴射された燃料は、給気ポート６から燃焼
室４内に供給される給気によって燃焼室４底部まで達す
る。これにより燃焼室内の混合気ほほぼ均一に拡散さ
れ、安定した燃焼と高出力を得ることができる。
このような燃料噴射時期の制御は電子制御ユニット50
によって実行される。この燃料噴射時期の制御は、例え
ば第９図に示されるように制御される。Q/Nは機関の負
荷に相当し、吸入空気量Ｑと機関回転数Ｎとの比であ
る。縦軸は、燃料噴射停止時期を、第５図又は第７図に
おいて上死点から左回りに測定したクランク角によって
示す。図より、Q/Nが大きい程、燃料噴射停止時期のク
ランク角を大きくする、すなわち、燃料噴射停止時期を
早めるようにしている。
なお本実施例では燃料噴射弁20の噴射孔43を直線Ａ上
に配置したが、給気弁８側のシリンダヘッド内壁面５の
周縁部44上であればよい。
また、本実施例では、低負荷時には給気弁閉弁後燃料
噴射し、高負荷時には排気弁閉弁後かつ給気弁開弁期間
内に燃料噴射することとしたが、各弁が完全に開弁又は
閉弁している必要はなく、所望の燃料噴霧状態が得られ
れば、弁は多少開弁又は閉弁していてもよい。
また、本実施例では負荷のみによって燃料噴射弁から
の燃料噴射時期を変更したが、負荷と機関回転数によっ
て燃料噴射時期を変更してもよい。例えば低負荷かつ低
回転時には給気弁閉弁後燃料噴射し、高負荷かつ高回転
時には排気弁閉弁後かつ給気弁開弁期間内に燃料噴射す
るようにしてもよい。
また、本実施例では燃料噴射弁が空気により燃料を押
し出し噴射する構成のため、噴霧の貫徹力が弱く本発明
の作用、効果を達成するのに最適な構成となっている。
また、本発明は４サイクル内燃機関にも適用すること
ができる。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、良好な着火および燃焼
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は２サイクル内燃機関に本発明を適用した一実施
例を示す縦断面図、第２図は第１図の略平面図、第３図
及び第４図は大気開放デリバリパイプ部を示す略図で、
第３図は大気開放ポート開弁時を示す図、第４図は空気
噴口開弁時を示す図、第５図は低負荷時の燃料噴射時期
を示す図、第６図は低負荷時における燃焼室内の燃料噴
霧の状態を示す図、第７図は高負荷時の燃料噴射時期を
示す図、第８図は高負荷時における燃焼室内の燃料噴霧
の状態を示す図、第９図は負荷と燃料噴射停止時期との
関係を示す線図である。 ４……燃焼室、4a……燃焼室の上部空間、 ５……シリンダヘッド内壁面、８……給気弁、 ９……排気弁、20……燃料噴射弁、 43……自動弁の噴射孔、 44……シリンダヘッド内壁面周縁部、 50……電子制御ユニット。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】給気弁と排気弁との間のシリンダヘッド内
    壁面上に前記排気弁側に位置する前記給気弁の周縁部と
    弁座間の開口を前記給気弁の全開弁期間に亘って閉鎖す
    るマスク壁を形成すると共に、前記給気弁側の前記シリ
    ンダヘッド内壁面周縁部に燃料噴射弁の噴射孔を配置
    し、前記給気弁が開弁しているときに前記燃料噴射弁か
    らシリンダ内への燃料噴射を開始せしめるようにした内
    燃機関の燃料噴射装置。
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